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【文章编号】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工产品的一个分支,是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品;高分子行业的迅猛发展,急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面,对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群,为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而,广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程,且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业,开设的专业课程很多,所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下,本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。
一、教材的选用
广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时,选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》,学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用,全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中,学生反映这本教材的难度太大,因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程,需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后,对学生进行综合训练。
“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课,此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课,然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课,高分子材料方面的基础较差,加上这本教材讲述的理论知识较少,所以学起来较吃力。根据学生的反映,学院及时更换了教材,采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材,该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识,对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍,全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺,也兼顾了新技术和新方法,难度适中,得到学生好评。
二、教学内容的改革
高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科,“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程,需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识,学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容,重点掌握三者的关系,强调成型加工对制品性能的重要性,这是本课程的主题思想,也是高分子材料的工程特征;选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态,不断更新及补充教学内容,确保教学内容的先进性;在教学内容安排上,以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点,以宽专业为目标,概况高分子材料理论基础和概念(详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学),从高分子材料的加工原理出发,着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发,对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授,然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别,对于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺,教师建立了QQ群这样的交流平台,并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上,经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台,引导学生关注,激发学生的学习积极性,让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念,对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍,而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容,在有限的学时内,节选核心内容,把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结,而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲,但不同章节会选不同的材料体系来进行,比如讲橡胶的压延,那么注塑可能选塑料,而挤出可能选复合材料,这样来兼顾各类高分子材料的成型。
三、教学方法的改革
教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点:一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性;二是该课程的理论性和实践性都很强,如何在教学过程中实现理论与实际的结合,用理论来解释生产中的实际问题,或以具体实例来说明理论,促使学生真正掌握知识。针对这些问题,“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。
(一)现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性,同时,该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材,利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息,并根据需要设计各种演示效果,将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生,激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力,大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备,教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课,同时广泛收集案例、动画演示及成型录像,不断补充到授课内容中,让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识,对课件内容进行更新和完善,丰富课堂内容,加大课堂信息量,使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识,使教学达到事半功倍的效果。
同时,教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点,将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中,并用眼神、情感、心灵与学生沟通,必要时还要进行板书,让学生彻底把握一些关键问题。
(二)采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同,笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法,从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂,转变为组织和引导;从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时,并没有按照书本来进行,而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”,让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题,并在学生完成后让他们用PPT来展示成果,通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。
启发式互动式教学强调先让学生积极思考,再进行适时启发;教师不仅要加强自身专业素养和知识积累,而且更重要的是建立师生互动的教学过程,并营造良好的课堂教学氛围,实现教学相长;教师注意自己角色的转变,良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息,从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣;在教学过程中,对于重要的知识点,通过案例教学,与学生共同分析和讨论,启发学生进行思考,培养学生的创新能力。
关键词:高中化学教材;前沿科技;合成有机高分子化合物;六国比较
文章编号:1008-0546(2015)07-0057-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.020
21世纪,科学技术已广泛融入到现代生活各个方面。高中化学教材中前沿科技知识的渗透和编入不仅能体现课程综合化与融合性的要求,更能使学生深入认识本学科甚至是交叉学科领先的科学技术[1],让学生意识到化学学习的意义和价值,认识到利用化学知识解决生活中问题的重要性,感受化学科学的实用性和创造性。世界各国高中化学教材均将科技前沿知识渗透到教学内容中作为在教材内容创新的重要方面,在保证内容选择的基础性与时代性的和谐统一方面各有特色。合成有机高分子材料是现代科技硬件的重要载体,被广泛应用于医药卫生、现代工农业生产以及国防科技、航空航天、信息通讯和生物工程等各个领域,是化学前沿科技最具代表性成果之一,也是学生认识化学科技在社会生活中应用最好的学习资源。本文以合成有机高分子材料为切入点,通过研究世界发达国家高中化学教材在内容选择、编排与呈现方面渗透前沿科技成果的理念与做法,以期为我国高中化学教材内容创新提供启示。
一、研究对象
研究选取了中国、日本、澳大利亚、新加坡、美国、英国六国的主流高中化学教材作为研究对象,其名称、出版社、出版信息见表1。
二、内容选取
要认识合成有机高分子材料,“合成有机高分子化合物”是其重要的基础。我们从“合成有机高分子化合物”内容入手研究。
1. 选取比例
“合成有机高分子化合物”包含“合成有机高分子化合物基础”(以下简称“合成基础”,主要包含单体、聚合反应、高分子化合物的结构与合成高分子化合物的合成技术等内容)、“合成高分子材料”(主要包含各类合成高分子材料的性质、结构、合成、用途、分类及处理等内容)、“功能高分子材料”和“复合材料”四部分内容。用该四部分内容的知识点数目除以“合成有机高分子化合物”总知识点数目,所得百分比来表示各部分内容选取的比例。六国高中化学教材中四部分内容占“合成有机高分子化合物”的比例见图1(左侧饼形图)。
由图1可以看出,“合成高分子材料”在六国教材中均为最主要的内容(比例均在60%以上);其次是“合成基础”(比例平均在20%~30%);“功能高分子材料”各国差异较大:比例最大(11%)为中国教材,其次是日本教材(8%)、新加坡教材(5%),其他国家没有该部分内容;“复合材料”只有中国和澳大利亚教材涉及,比例均为2%。
“合成高分子材料”包含“塑料”“化学纤维”和“合成橡胶”三部分内容。用同样的方法求得图1右侧饼形图的数据,可以看出,“塑料”在六国教材中所占比例均为最大(比例均在45%以上),其次分别为“化学纤维”和“合成橡胶”(美国和英国教材除外)。
2. 内容深度
从学习认知水平角度分析,发现,日本教材在“合成高分子材料”、“合成基础”部分内容最深,难度最大。
日本教材在“塑料”部分介绍的塑料种类最多,包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尿素树脂、酚醛树脂、聚硅氧烷树脂、聚醋酸乙烯酯、密胺树脂和离子交换树脂共10种;澳大利亚教材提到9种,新加坡教材5种,中国和英国教材仅为3种,美国教材最少,为2种。日本教材不仅包含的塑料种类最多,而且都深入详细地介绍了每一种聚合物的性质或结构以及聚合反应方程式和用途。澳大利亚教材虽然给出的塑料种类多,但是除了详细介绍聚乙烯、聚氯乙烯这两种聚合物,其他都是简单介绍其性质和用途。中国教材包含的塑料种类虽少,但对聚乙烯和酚醛树脂两种聚合物的介绍最为详细。
在“化学纤维”部分,日本教材编入的化学纤维种类最多,包括合成纤维中的6-6尼龙、芳纶纤维、6-尼龙、涤纶、聚丙烯腈纤维、维纶,和人造纤维中的粘胶纤维、铜氨人造丝、醋酸盐纤维共9种,并且从性质、聚合反应方程式、用途这几个方面详细地一一介绍。中国教材仅简单提及“六大纶”。新加坡教材给出2种,澳大利亚和美国教材仅给出1种。
在“合成橡胶”部分,日本教材提到的合成橡胶种类最多,包含丁苯橡胶、腈基丁二烯橡胶、聚氯丁二烯共3种,并详细介绍其性质或符号以及聚合反应方程式或用途。中国教材仅讲到顺丁橡胶一种,但从特点、聚合方程式以及橡胶的硫化和用途等方面很详细地进行了介绍。美国教材仅提到丁苯橡胶的符号。
在“合成基础”部分,日本教材提到的聚合反应方式最多,包含加聚、缩聚、开环聚合、共聚合4种,中、澳、新、美、英五国教材仅呈现了加聚、缩聚2种。
3. 课程功能实现
从教材中“合成有机高分子化合物”内容的课程功能实现角度分析,我们发现六国教材中澳、新、美、英教材更加注重对科学方法的教育:
(1)实施技术方法教育。澳大利亚教材把“合成有机高分子化合物”作为技术教育的重要内容,占用一节的篇幅详细介绍了7种修饰多功能高分子聚合物的手段和3种高分子材料成型技术,以及各种手段和技术的应用[2]。澳大利亚教材中该部分内容将高分子合成的基础原理和化工生产结合起来,是合成理论过渡到实践的桥梁,实现了合成技术的“工艺化”,是培养学生技术素养的有效内容。
(2)渗透环保教育。新加坡和英国教材除了介绍塑料的广泛应用之外还选取较大量的内容来讲述其危害性,澳大利亚和美国教材详细介绍了“分类回收法”的废旧塑料处理方法,澳大利亚和中国教材提到了可降解高分子材料的研发,这将有利于学生了解材料的使用与环保的关系。
(3)提升实践能力。澳大利亚和美国教材详细列出了塑料制品的回收标识、代表的类型名称及性质、应用。回收标识也是健康证,学生可以在生活中根据编号来判断塑料的种类和质量,从而有利于帮助学生学会鉴别化学信息的真伪和品质,养成独立思考及反思的能力,培养学生的批判性思维,同时启发学生学会利用分类的方法解决生活中的化学问题,引导学生将化学知识应用到实践中去,提升学生的实践能力。
三、组织编排分析
表2列出了各国教材中涉及“合成有机高分子化合物”内容的章节编排情况。
依据教材中章节的设置,我们发现其组织编排方式有2种类型:(1)独立成章。中国和日本教材分设两章介绍有机高分子化合物,澳大利亚和新加坡教材设置一章。日本教材按合成有机高分子化合物的分类设章,而中国教材是按学习难度于必修2和选修5分设两章,采用螺旋式的组织编排方式。(2)独立成节。美国和英国教材如此。
依据教材编写所体现的课程观分类,其组织编排方式有2种类型:(1)学科中心设计取向。中、美、新教材以有组织的学科知识作为教材设计的基点,按照学科结构为中心来组织学习内容[3];(2)社会生活问题中心设计取向。日、澳、英教材以生活、社会问题作为教材编写设计的基点,巧妙地将合成有机高分子化合物与生活实际联系起来,使学生在潜移默化中学会利用所学知识原理更科学、深入地认识、利用生活中的有机高分子材料,更大限度地实现其教学价值。
另外,各国教材组织编排各具特色:(1)日本和澳大利亚教材设置了章的上级标题――“研究领域”,使知识体系更加系统、清晰;(2)澳大利亚和新加坡教材的节标题设置详细、具体,核心概念界定清晰。中国教材章下的节标题少,每个节标题包含内容范围过大,且节标题下的小标题很少,导致框架不清晰,文字阅读量大,不利于学生进行信息提取,加之该部分知识内容多,分类复杂,这无形之中加大了学生学习难度。
四、结论与启示
通过对六国教材“合成有机高分子化合物”内容分析和组织编排的比较,我们可以获得如下结论:
“合成有机高分子材料”均已成为高中化学教材中合成有机高分子化合物的核心内容。教材中增加合成高分子材料种类与反应类型,可为学生广泛认识生活中的高分子材料奠定坚实的理论基础,使学生深入理解有机化学基础,拓展有机合成的创新性思维,以化学学科思维更科学深入地认识身边的高分子材料制品;同时,高分子材料制备技术方法的介绍对于提升即将面临职业定向的高中生的应用创造能力和技术素养有着重要作用;再有基于合成有机高分子化合物的介绍,渗透环保意识,有利于使教材向多维化和融合性发展。
我国高中化学教材在核心内容的选取上同各国一致,并采取由浅入深螺旋式的组织编排方式,这些是值得肯定的,但合成高分子化合物类型单一,缺乏与生活相联系和对科学方法的渗透这些问题值得我们深思。由此我们提出如下建议:在内容选取方面,应适当丰富合成高分子化合物的种类;充分发挥前沿科技类内容所特有的教育功能,注重对技术方法、环保意识、实践能力和批判性思维的教育,全面提升学生的应用和创新能力。在组织编排上,前沿科技类内容更适合采取社会生活问题中心设计编排,注重化学与社会生活实际的紧密联系;对于内容繁杂的部分建议采用细致详细的标题设置,同时可选择性增设“研究领域”等标题。
参考文献
[1] 王瑞政,周青,阙丽丽. 化学前沿学科知识在美国化学教材中的体现[J]. 化学教学,2009,01:58-61
关键词:高分子材料;贯通式教学;实验案例;创新;创业
引言
高分子材料科学与工程是一门理论与实践紧密结合的专业,实验和实践教学是高校高分子材料专业学生必修环节。但是,传统教学模式下的高分子材料加工工程实验明显存在专业实验“按部就班”和实践过程“走马观花”等问题。此外,还有实验教学内容相对陈旧,与我国工业化发展程度脱轨;实验课时间少且死板,不利于实验的深入开展;只注重已经成熟的实验操作与报告书写,不利于创新思维的培养;实验设备陈旧,许多新的实验无法满足我国现今创业、创新人才的培养。与欧美等先进高校的高分子材料专业实验、实践课程相比,我国高校学生普遍存在动手操作能力弱、安全意识不足和解决实际问题能力差等缺点。以美国阿克伦大学高分子加工实验课程为例,实验课时间长,且强调学生亲自己动手,并鼓励使用拍照、录像等手段得到各种数据,实验报告内容丰富。即使实验失败,只要学生对失败的原因分析透彻,依然可以得到完美的分数。根据学生的反馈,这样的学习方法普遍比单纯的理论灌输和死板的实验更加有效,实验过程更具体验性。他们还将试验内容与工程实践紧密结合,将试验内容拓展到课外,加深高分子科学与工程的理解和应用。近年来,我国对创新、创业型人才的培养日益重视,推动传统实验、实践课程改革和激发学生创造力日益重要,增加综合型、研究创新型、实践型实验是大势所趋。
相对于基础型和综合型实验的“验证性”而言,研究型实验具有不确定性、探索性、自主性、开放性与可操作性等“探索性”特点。作为学生由知识学习向科学研究、工程应用转变的衔接点,研究实践型创新实验涉及多学科知识的交叉运用,侧重于运用所学知识、文献查阅和基本技能等手段应用,并要求实验结果以研究论文和工程实践报告的形式完成,其设置重在培养发现问题和解决问题能力,更具挑战性。我校高分子材料专业方向已在综合化学实验基础上,开设了自主研究型实验。通过学生与感兴趣的导师联系,共同确定实验方向,在五周内完成实验设计、实验操作、实验分析、报告撰写等相关内容。收到了较好的效果。为加强该专业的工程实践体验,我们在此基础上拓展设计了贯通式实验.即在自主研究型实验技术基础上,进入实际生产一线进行工程实践,贯通理论与实践,建立理论研究与工程应用的关系。具体是结合联系导师的转化成果,将研究型实验延伸,进行三天的工程实践,尝试将学生基础知识、专业知识和产业化实践结合运用,培养学生的工程认知和实践能力。本文以高分子材料反应共混改性沥青材料的高分子加工试验为例,探讨了该贯通式实验教学设计思路、目的、试验步骤、报告撰写方法以及实验心得等,以期促进贯通式试验教学的开展。这对培养我国迫切需要科技成果转化背景下的创新、创业人才有重要意义。
1贯通式实验教学思路
该贯通式试验案例教学是以我校比较成熟的产业化特色项目高分子材料反应共混改性沥青展开。首先指导老师布置课题,讲解贯通式实验的目的、方法和意义等过程,实验小组根据讲解内容选择高等级公路用改性沥青材料为课题展开研究。研究小组通过查阅文献、小组内讨论和教师的共同探讨,决定以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青为主题开展本次贯通型实验。其次,通过以SBS反应共混沥青改性、结构表征、性能测试为主线的研究型实验,旨在提高学生创新意识以及创新能力,培养其团队意识,了解和熟悉开展科研工作的方法。最后,通过工程实践和产学研交流,贯通试验室研究与工程实践的联系与区别,建立室验式开发研究、工程放大生产和工程应用之间的关系。
2贯通式实验教学方法及步骤
贯通式实验教学方法是用讨论式、启发式教学方法;以学生为主,允许失败,多次尝试,提倡提出问题和解决问题的锻炼模式;讲究基础理论、专业实验和工程实践相结合,融汇贯通的模式。贯通式实验教学包括以下步骤:(1)师生双向选择导师公布课题后进行师生双向选择,通过与导师交流,达成合作关系,挑选组长并布置研究实践内容和任务;(2)设计课题学生通过导师指导查找课题领域的前沿文章,以及和老师讨论,设计出切实可行的实验方案,培养学生独立设计实验的能力;(3)实验操作小组成员们利用已有基础实验知识结合专业知识的了解,比如通过实验过程既熟悉了红外光谱、光学显微镜等仪器的使用方法,又接触到了传统教学实验难以接触的新型实验设备如高速剪切机、胶体磨和低温延度计等设备;(4)数据总结与讨论小组成员将所得试验结果进行整理作图,分析讨论试验结果;(5)工程实践通过参观学习生产流水线,与操作工人、车间主任和总工程师交流学习;(6)课程总结与评价与指导老师交流实践过程的问题与收获,撰写研究报告和实践报告。
3贯通式实验教学效果与心得
贯通式实验教学摒弃了传统实验机械、死板、陈旧的教学方式,为老师教学以及学生学习都带来了创新的想法和创业的火花。贯通式实验教学效果总结有如下四点:
(1)培养了研究方法和团队协作意识实验小组通过前期选题,查阅大量的资料,了解目前高分子科学领域的新的研究方向。实验过程中,小组成员们接触到并使用了许多传统实验教学中难觅踪影的仪器,SBS、石油沥青等材料的特性,开阔了他们的视野,真正体验了科学研究的过程。分工明确,通过各成员间的协作配合,共同完成。提高了实验操作技能以及与他人合作的能力。在实验过程中不断思考并对实验方案进行改进,定期与老师见面并报告相关进展,最后完成整个实验部分;
(2)培养了学生独立思考分析问题和总结升华能力数据总结处理阶段,通过分析实验结果,学会了用统计方法软件对所得数据进行处理,对实验现象运用理论知识做出合理的解释。对有疑惑的问题,小组成员之间随时进行讨论分析,并查阅相关文献,进一步试验验证,最后找到了问题的根源。将所有结果整理并书写成报告。通过对实验结果进行分析与写作,培养了他们独立思考、清晰表达、总结升华的能力;
(3)培养了学生工程化思维在工业实际生产阶段,进一步考察工厂生产环节,书写工程实习报告,丰富学生的社会适应能力,并为迅速进入企业工作奠定良好的基础。例如,在工厂实践阶段,认识了实验室实验与工程试验的差别,深化了化学工程中原材料、操作单元选择原则,化工原理中“三传一反”的理解。以搅拌装置的设计为例,大型搅拌桨根据物料粘度设计的原理,SBS与沥青混合加料时的弱搅拌与反应后的强搅拌桨叶的不同;以我国早期SBS改性沥青生产时,为解决高熔体粘度的SBS与低粘度沥青的分散性通过胶体磨等特殊设备强化剪切变形实现分散;还可以通过选择SBS的嵌段比例、分子量等手段提高其在沥青中的分散性;
(4)培养了创业思维通过与市场、采购和财务部门人员的交流,了解到企业的市场信息是生产的前提,市场信息是基于大量使用数据和与用户沟通相结合而得到的。市场原材料信息、市场销售信息反馈到研发部门进行开发,形成原材料进入、加工制造和产品销售与服务一体化的运转格局,为以后创业思维的培养打下基础。工程化思维对促进学生校内培养有积极的影响。通过工程化实践锻炼了学生将高分子专业理论知识用于实践,并通过实践加深了对理论知识的学习。例如,深入了解了高分子材料工程的共同点,是解决高性能与易加工、经济性三者的矛盾,环境污染治理与经济性的矛盾。学习了公司治理结构,了解公司的发展核心,一是靠管理,二是靠科技。团队协作是公司高效运转的保障,注重团队建设。在此过程中,也培养了团队协作能力,更快融入将来的工作融合贯通,认识平时所学知识的重要性,促进专业知识的学习。
在基础理论与工程化生产方面,还认识到室内基础研究试验与工程化生产相辅相成,工程化提出问题必须通过基础研究指导才能获得突破。基础理论指导工程化实践,工程化实践又不能局限于基础理论,还需考虑社会因素、市场因素和环境因素等。在生产应用方面,深刻理会了“安全第一”是一切生产的根本。工厂的安全教育,为以后试验室及工程化生产奠定了基础。工程化放大生产是无数实验室试验的总结,也是指导实验室小试、中试和放大生产的根本。稳定化、规模化生产是市场化应用的根本保障,标准的试验方法和严格的产品检测是市场应用的根基。市场是科研的主要推动力,基础研究是推动科研进行的源动力。
4贯通式教学总结
贯通式实验教学通过自主探索实验和工程实践体验的方式,增强了高分子材料专业教学的趣味性、探索性和创造性,不但对培养学生提出问题和解决问题的能力有积极作用,而且还有利于高校和企业培养创新和创业人才。贯通式实验教学的难点在于,建立良好的产学研信任关系和学生的积极主动性的配合。此外,指导教师的精细设计和企业、学校领导的大力支持也必不可少,有必要进一步深入挖掘适合贯通式实验教学的课题,深化与企业的合作关系,协同培养发掘创新、创业人才。当然,该贯通式实验教学仍处于探索之中,在培养时间、培养模式、培养效果等方面还值得商榷。总之,贯通式实验教学的不确定性、探索性、自主性、开放性与体验性更契合当前学生对实验课的需求以及国家对创新、创业能力人才的培养,值得进一步推广和完善。
参考文献:
[1]王新平,杨菊萍,张丽,等.高分子通报,2010(7):97~102.
[2]张兴宏,曾素林,张滢滢,涂克华,王齐.高分子通报,2016(4):104~108.
[3]施燕琴,陈思,马猛,吴波震,王旭.高分子通报,2016(1):94~97.
[4]武卫莉,刘喜军,贾宏葛,佟丽,程伟东.高分子通报,2016(2):102~106.
[5]牛余忠,杨正龙,陈厚,刘希光,蒙延峰.化学教育,2014,(20):27~30.
[6]张安强,吴水珠,刘海敏,潘其维,刘述梅.化学教育,2014,(10):19~21.
[7]张玉琦,王俏,宋延卫.教育教学研究,2010,(3):132~134.
[8]冯海柯.广州化工,2013,41(9):243~244.
【关键词】 高分子建筑材料、工程质量检测
当前,随着我国国民经济的飞速发展,建设工程同样得到大力的发展,新技术、新工艺、新材料不断被运用到一些新的建设工程中。高分子材料是现代工程中已经成为一种不可缺少的材料,由于有机高分子合成材料的原料(石油、煤等)来源广泛,高分子材料生产效率高,产品具有质量轻、强度高、耐腐蚀、易成型、易加工、多功能等优点,因此在工程领域中应用越来越广泛。
目前,化学建材主要应用在塑料给排水管道、建筑塑料门窗、防水材料、壁纸、涂料、塑料装饰板、塑料地板、建筑内外保温材料、胶粘剂等各类产品。化学建材是一种节能型建筑材料,一方面是能替代粘土、木材等宝贵稀缺的不可再生的自然资源;另一方面其生产的能耗也远远低于传统建材,通常每生产1吨建材的能耗,高分子建材:钢建材:铝建材=1:4.5:8。[1]另外化学建材隔热性能更是强于传统建材。还有就是高分子建材在化学防腐、装饰效果以及使用寿命方面(塑料管可使用50 年,而铸铁管只有10-20年)更是具有难于相比的优越性。[1]随着运用的普及和生产的优化,我国高分子建材产品正在成为继钢材、水泥、木材之后的我国第四大类的建筑材料。
进入21世纪以来,随着我国GDP高速发展,我国的基础设施建设和房地产市场规模急剧增长,高分子建材被大量运用在建设工程中,其产品质量在整个建设工程质量中所占的比重变的更大,由此高分子建材质量标准体系也逐步在我国建立。以下本文结合作者所处工程质量检测行业从工程运用方面介绍几大类运用比较广泛的高分子建材在建设工程中的质量监督检测。
一、建筑涂料
工程项目中建筑涂料应用广泛,品种繁多,现在广泛被运用的是聚合物涂料,其产品种类多,易施工,影响涂料产品质量和使用性能的重要参数是涂料的粘度。工程质量检测中相对应的主要检测参数就是干燥时间、耐水性、耐碱性、耐老化性、耐温变性、黏结强度等。我们工程质量检测对于建筑涂料的检测主要是由建设主管部门的质量监督验收标准要求下见证取样,委托相关产品的质量验收所需必要参数,然后按照其产品国家标准和相关性能检测国家及行业标准。建筑涂料检测过程中,主要是重视样品的制样,试验环境的控制,这两个步骤对试验结果的准确起着很大的作用。
二、塑料管材、管件
无论是房屋建筑工程还是市政工程现在都离不开给排水工程,为了节省钢铁、水泥等原材料,现在越来越多的使用塑料管材管件。相对于铸铁管材和钢筋混凝土管材更因为其生产工艺简便、节约能耗,质量轻便,耐腐蚀,施工方便被大量工程采用。建筑给水排水及采暖工程的施工质量验收规范中规定了相对应管材管件在给排水工程运用中主要质量要求,由于施工中要对管材加工,并且管材的使用环境的不同,我们主要针对管材管材产品的刚度,弯曲强度,冲击强度,纵向回缩率,老化试验等主要参数进行检测。针对管道系统施工有内水压力,通球试验等检测项目。而拉伸强度、维卡软化温度是影响管材管件各种强度,使用性能的决定性物理参数,也是我们对塑料管材乃是其他塑料制品的重要的检测参数。随着大量的管材管件被运用到工程建设中,塑料管材管件产业形成了一个成熟的产业,逐步形成了一系列产品与性能的标准体系,由于标准繁多就不再一一赘述。
三、塑料型材、门窗
高分子材料生产制成的塑料型材门窗、型材由于其材料本身具有的低传热系数,以加工性成为国家推荐的节能环保工程材料。塑料型材主要用于组装塑料门窗,根据建筑装饰装修工程想相关的质量验收规范的有关要求,除了对型材的外观、尺寸的偏差、加热后的尺寸变化、落锤冲击、加热后的状态、型材的可焊接性等性能参数进行检测,还要求对其材料性能(如维卡软化温度、弯曲弹性模量、简支梁冲击强度、拉伸强度及老化试验)。完成型材的检测试验,还应对其制成的门窗产品,按照相关产品标准进行门窗的抗风压性能、气密性能、水密性能、传热系数这几个最重要的性能进行检测,保证门窗在施工过程中符合相应的质量要求。塑料型材和门窗的检测标准主要有《塑料窗》GB/T3108、《建筑外窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484、《门、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC―U)型材》等。
四、塑料保温材料
随着国家经济可持续发展战略的实施,国家对节能环保越来越重视,在工程建设中,建筑节能环保成为衡量工程质量的一项重要重要指标。建筑板材是建设节能建筑的主要材料,其中包含EPS板、XPS板、硬质泡沫聚氨酯、保温装饰板和水泥基复合保温砂浆,这些材料能够很好地改善建筑物的保温隔热效果,从而减少建筑能耗。由建筑节能工程施工质量的验收规程和外墙外保温施工技术相关规程的标准要求,工程质量的检测试验中对塑料保温材料除了常规的外观尺寸有一般要求,重点还要施工过程所用产品的原材料的抗拉强度、导热系数、压缩强度、吸水率、燃烧性能等性能参数进行检测,以确保节能工程的施工过程中产品的实际效果和安全性。
五、高分子防水材料
防水工程作为建设工程一个重要的分项工程,在建筑工程的屋顶防水和地下室防水,市政桥梁的防水工程中广泛运用,对建设项目使用功能和使用寿命有着重要影响作用。防水材料使用做多的是防水卷材,而柔性防水卷材在防水工程的应用中处于主导地位,使用面广。常用的防水卷材按照原材料的组成不同可分为沥青防水卷材,高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材这三大类。沥青防水卷材是属低档防水卷材,仅适用于低等级的防水工程;高聚物改性沥青防水卷材是属中低档的防水卷材;合成高分子防水卷材是新型的比较高档防水卷材,第一种防水卷材由于工艺复杂,施工难度大,具有施工对环境影响大,逐渐被淘汰,后面介绍的两种卷材现在市场上运用的比较广泛。为保证防水卷材的长期性能,各标准在规定了常规力学及物化性能的同时,均对产品的耐人工气候老化性能作出了规定。
六、高分子建材检测技术现状
高分子建材在工程项目质量检测中,随着现在各种生产工艺的提高,各种企业标准,行业标准繁多,就是连国家质量监督机构规定的一些国家标准之间有很多不同要求,造成在工程项目要求中有一些争议,影响工程的设计,施工。随着国家日益推进的标准化建设,亟待有关部门修订和统一一些关键参数的检测步骤及要求,以方便给予生产企业与使用高分子检测的工程项目参建各方有更明确的标准。作为工程检测部门,也有更明确的引用规范并可以建立科学准确的操作说明,得到更可靠的数据结果。
综上所述,我国建设工程中高分子建材已经相当普及,不仅表现在产量迅速增长.而且表现在新品种日益增多,产品质量不断提高。作为建设工程质量检测行业,应积极主动了解国家相关产品标准,以及结合工程质量验收规范更新,清晰相关高分子建材工程运用方向,制定合理有效的检测方案,按标准进行试验检测,科学准确为工程项目提供可靠有效的检测数据,为工程项目的施工质量提供有力参考依据。
关键词: 卓越工程师 高分子专业 实验教学模式
“卓越计划”(全称“卓越工程师教育培养计划”)是高校工程教育改革的一项重大举措,其目的是培养一批创新能力强、适应社会发展需要的工程技术类人才,为我国建设创新型国家、提升国家核心竞争力提供坚实的人才支撑和智力保证[1]。高分子材料已深入到人类生活和生产的每一个角落,在结构材料中与金属材料、无机材料形成三足鼎立。高分子化工也在化工工艺中与无机化工、有机化工平分秋色。高分子科学是一门实用性很强的学科,对学生的实验操作技能和动手能力提出了很高的要求。该专业的学生毕业后绝大部分都将进入与专业相关企业、公司、科研机构等,投身到生产、科研第一线。在此“卓越计划”的大背景下,培养一批创新性强的高分子材料工程师人才,探索高分子材料专业实践教学环节“卓越计划”的培养模式,改革和创新工程人才教育理念,着力解决工程材料领域中的实践性和创新性问题,具有深远的意义[2]。
1.高分子专业实验教学现状
目前国内高校高分子专业均强调以培养高分子材料科学家为目标,忽视了对高分子材料工程师的培养。相对于“卓越计划”培养背景,现实的工程教育也偏离于工程实际,实验课程的设置与实际脱节,而且教学过程一直以来过分强调理论基础知识的灌输,往往重视学生的学业成绩而忽视对学生创新能力的培养,导致理论与实践脱节,操作技能、创新能力、分析解决问题能力较差。而实验内容多以验证型实验为主,难以适应“卓越计划”对创新人才培养的要求。学生进行实验教材以外的实验训练不够,不利于培养知识、能力、素质三者综合发展的卓越工程师人才。另外,实验教学师资队伍水平参差不齐,以及不客观、不科学的实验教学评价体系等,这些都难以达到优异的创新实验教学效果。
2.完善实验课程资源建设,提高学生学习的自主性
2.1实验教材建设。
实验教材是学生了解实验内容、实验原理、实验装置和操作的主要途径。随着科学技术的发展,新的仪器设备及测试手段不断涌现,旧教材中的设备型号已经不能满足实验教学的需要。因此,学校应根据各自实验室的配备情况,编写真正适合自己的教材或实验指导书。教材应配合教学体系建设,包括基础性、综合性、设计性、研究性实验,为实验课程的顺利开设提供依据。
2.2实验教学课件制作。
实现教育信息化的关键在于多媒体课件系统的开发与研制。为了配合信息化教学环境,切实提高学生学习的自主性,应积极研制高分子专业实验的相关课件。如在综合性实验的表征部分应用到很多大型仪器设备,就应该开发大型仪器设备的实验教学课件,可以使学生在比较全面地了解仪器工作原理、构造、操作和数据处理方法之后再使用仪器,不但可以利用有限的资源开阔学生的视野,提高大型仪器教学的覆盖面,而且可以避免仪器在使用过程中的不必要的损坏。
2.3信息化教学环境建设。
信息化教学环境建设是一种资源共享的多媒体教学、学习环境的建设,存放着教学必需的资料,是该领域知识、方法、各种媒体和资源的集合,是为了专门存放和有效使用这些资源而建立的场所。建成高分子专业实验课程网站,把实验课程大纲和课件等内容都存放在网站上。让学生充分了解实验安排、实验要求等信息,提前预习实验原理、实验项目内容,掌握实验过程中的注意事项。通过浏览课程网站,学生对实验步骤、仪器构造、操作规程等都能做到心里有数,进入实验室后就可有条不紊地进行实验。网站的建设减少了实验开设过程中不必要的讲解时间,增加学生自主学习的时间和空间。学生可以根据需要随时上机预习,遇到不甚理解的地方可以反复观看,大大提高了实验预习的效率,也提高了学生求知的主动性和积极性[3]。
3.优化实验教学模式,推进实验教学体系改革
3.1改革实验课教学方法,激发学生的学习兴趣。
采用启发式实验教学,充分激发学生对实验课程的兴趣,是优化实验教学模式的前提。实验教学与理论教学不仅需要教师的语言传授,更多的是需要教师的肢体语言去传授,尤其是实验操作技能的教学。忽视或淡化后者的重要性,就无法完成实验教学所赋予的使命。实验课的教学,教师要以职业活动为导向,以工程素质为基础,突出能力目标,以学生为主体,以实验项目为载体,以实训为手段,设计出知识、理论、实践一体化的实验项目。必须把培养学生“自我学习能力”放在突出的位置上,因此在每次实验课之前,都要求学生充分预习实验的目的、重点和难点内容,对实验中可能出现的问题及解决方法等有初步了解。在实验中,改变过去逐一讲解的做法,而是把需要讲解的内容融会于各个问题之中,使学生产生疑问,渴望得到解答,从而激发起学习兴趣。学生在课外查阅资料,反复思考,并写出预习报告。由此培养了学生的学习兴趣和主动学习的意识,调动了学生学习的主动性和积极性,同时也锻炼了自学能力。此外,为了消除学生对教师的过分依赖性,对于实验中出现的问题即所谓的“异常现象”,建议一般不采取有问必答的方式直接回答,而是有意识地引导他们把已有的知识与在实验中遇到的问题结合起来分析。要进一步创设“问题情境”,提出一些富有启发性的新颖问题及其解决办法。实验结束前,再进行总结性讨论,教师进一步提出一些综合性和探索性的问题来引导学生的思维活动[4]。
3.2强化学生的实验技能训练。
实验技能是学生实验能力的基本功,是培养学生工程素质的关键环节。为帮助学生夯实实验基础,必须对基本操作技能进行强化训练。在学生操作之前,明确向学生提出本次实验的基本操作。对所有的操作都进行详细讲述、准确示范。注意整体示范和分解示范相结合。整体示范时主要针对操作的顺序流畅;分解示范时则要注意动作的规范和放慢,使学生便于观察和模仿。无论是手工操作还是仪器操作,都要让学生学会操作,还要让学生懂得为什么要这样操作,认识什么是最科学、合理的操作方式和操作技巧。学生实验中要注意严把操作质量关,对学生的每一步操作都进行认真仔细的观察,发现不足之处,及时给予纠正和反复示范。特别是对于动手能力差的学生,更要反复细致地对其给予单独的启发指导,引导他们既要动手又要动脑,并让其反复练习和比较正误两方面的操作所带来的影响。为了引起学生对提高实验操作技能的高度重视,应有计划、系统而且细致地观察几位学生的实验,然后对其在实验工作中存在的缺点问题进行个别的耐心指导。
3.3开设设计性和研究性实验。
保证每门实验课程至少包含2项综合型实验,对各知识点进行交叉、综合应用,将高分子专业课实验项目进行综合,将各课程体系的知识有机地结合起来。在综合型实验过程中,应让学生事先了解实验相关知识点,掌握实验原理,指导教师仅在技术和设备使用上与学生进行交流,学生之间互相探讨。教师在原则上不做具体指导,只介绍一些实践经验,启发、引导学生如何发现实验存在的问题,这样改变原先按部就班的实验过程,为培养了学生的实践动手能力和创新意识提供了条件,进而在实验过程中培养了学生解决具体问题的能力。
4.结语
深化教学改革,培养学生的创新能力,全面完成卓越计划规定的各项任务,需要从事人才培养的教师和实验人员不断地研究、探索和思考,转变教学理念,实施创新教育,注重训练学生的创新思维,特别是培养学生的自主创新能力。不断推进本科教育改革,发挥实验教学作用,使大学更好地发挥培养创新人才的摇篮作用,实现卓越计划的培养目标。
参考文献:
[1]曾永卫,刘国荣.“卓越计划”背景下科学构建实践教学体系探析[J].中国大学教学,2011(7):75-78.
[2]张建勋,陈国铁.“卓越计划”背景下的工程类高校人才培养模式探讨[J].中国建设教育,2010(9):4-7.